Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Франции, из Университета Нанта, предлагают заменить дорогостоящие катализаторы на основе палладия, использующиеся в органическом синтезе при получении новых соединений, на гораздо более доступный цинк. В ходе экспериментов исследователям удалось провести реакции с использованием цинк ацетата в соответствии с концепцией "Зеленой химии". В качестве растворителя использовалась вода, а в результате реакции не образовывалось токсичных отходов. Работа ученых двух стран поддержана совместным грантом Российского фонда фундаментальных исследований и Национального центра научных исследований Франции (18-53-15007).

Отметим, за работы по созданию палладиевых катализаторов в органическом синтезе в 2010 году была присуждена Нобелевская премия. Ее получили Ричард Хек, Эйити Негиси и Акира Сузуки. Именем лауреатов были названы важнейшие реакции, в которых задействован палладиевый катализатор. И сейчас область палладиевых катализаторов бурно развивается. Однако у них есть существенный недостаток - высокая цена. В России один грамм качественного ацетата палладия стоит порядка 10 000 рублей.

"Наша идея - заменить палладий на более доступный металл. Мы остановились на цинке. Цена одного грамма цинкового катализатора - цинк ацетата - в России составляет порядка ста рублей", - говорит заместитель директора по развитию Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Марина Трусова.

В своих экспериментах ученые используют цинк ацетат взамен ацетата палладия вместе с другим ноу-хау томских политехников - солями диазония.


Это органические азотсодержащие соединения. Обычно они неустойчивы, не могут сохраняться длительное время ни в водных растворах, ни в твердом состоянии, однако ученым Томского политеха удалось получить стабильные и безопасные соли диазония.

"В классической реакции Сузуки новая углерод-углеродная связь образуется в результате взаимодействия борной кислоты и ароматических галогенидов. Палладий ацетат выступает катализатором, а вся реакция проходит в спиртовой среде или в другом органическом растворителе. В качестве побочного продукта получаются токсичные галогенпроизводные соединения. Используя арендиазоний тозилаты, мы смогли провести реакцию в воде - это экологически чистый растворитель. В таких условиях цинк ацетат показал высокую каталитическую активность. При этом мы не получили токсичных побочных продуктов, а сам цинк ацетат легко удалили из полученного продукта. В целом цинк ацетат без проблем утилизируется методом растворения в воде", - поясняет Марина Трусова.

Российские ученые проводят исследования в "привычных" условиях - реакции протекают в колбе. Задача французских коллег под руководством профессора Университета Нанта Фелпина Француа-Ксавье - адаптировать методику под проточный синтез (flow-chemistry).

"Профессор Фелпин - видный специалист в области трендового направления в химии - проточного синтеза, когда реакционная масса находится не в колбе, а идет под большим напором по реактору. Внешне это выглядит как тонкая трубка. И при смешении двух потоков, двух растворов, реакция происходит очень эффективно", - отмечает ученый.

По словам авторов исследования, разработанные методики расширят возможности применения солей диазония, а также помогут развивать более экологичные технологии в органическом синтезе, в том числе и в фармацевтической промышленности.

Справка:

"Зеленая химия" - это принципиально новый подход к сокращению или полному отказу от использования опасных и токсичных химических веществ в химической промышленности. Главная задача ученых - заменить вредные и нередко дорогие компоненты химической продукции на безопасные и экономически доступные вещества. Ученые Томского политехнического вместе со своими коллегами из разных стран разрабатывают фундаментальные основы для таких "зеленых" технологий, позволяющих сделать производство различной химической продукции более чистым и дешевым.

В рамках этой концепции в вузе действует международный сетевой центр "Химия будущего". Центр объединяет специалистов из России, США, Великобритании, Бельгии, Франции.

ТПУ - участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020-му году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.

Похожие новости

  • 12/08/2016

    В ТГУ разрабатывают импортозамещающие огнезащитные составы

    ​Сотрудники Инжинирингового химико-технологического центра Томского государственного университета (ТГУ) разрабатывают технологии производства импортозамещающих огнезащитных составов для древесины и металла, сообщает местное издание.
    965
  • 30/05/2017

    Ученые испытали препараты для лечения сложных случаев наркомании и алкоголизма

    ​Специалисты НИИ психического здоровья Томского национального исследовательского медицинского центра РАН испытали новые методы лечения сложных случаев алкоголизма и наркомании. По данным специалистов, в настоящее время увеличивается число случаев сочетания проявлений наркологической или алкогольной зависимости с другими психическими расстройствами.
    1388
  • 04/12/2017

    Химики ТГУ разработали первую отечественную технологию синтеза пентамина

    ​В лаборатории органического синтеза ТГУ разработана первая отечественная технология синтеза пентамина - субстанции, которая используется для производства лекарственных препаратов. Сейчас российские предприятия приобретают это вещество у Китая, который является главным экспортером пентамина в мире.
    579
  • 24/07/2018

    В Томске подвели итоги конкурса «Постдок ТПУ как аналог докторантуры»

    ​В Томском политехническом университете подвели итоги конкурса «Постдок ТПУ как аналог докторантуры», созданный для поддержки перспективных проектов молодых кандидатов наук. Проекты получают финансирование из средств Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.
    217
  • 28/07/2016

    Эксперты подтвердили высокое качество производимой на реакторе ТПУ ортофосфорной кислоты

    ​Произведенная на исследовательском реакторе Томского политехнического университета ортофосфорная кислота, внутри которой находится атом фосфора-32, прошла независимую экспертизу.  В заключении экспертов говорится, что представленный образец "полностью соответствует предъявляемым требованиям".
    1450
  • 17/03/2017

    Ученые ТГУ предложили свой способ снижения веса самолетов

    Ученые Томского государственного университета разработали специализированное покрытие, благодаря которому на 30 и более процентов можно уменьшить вес летательных аппаратов. Созданная в ТГУ технология не имеет в России аналогов и позволит снизить расходы на запуск и эксплуатацию аэрокосмической техники.
    1063
  • 18/01/2018

    Химики ТГУ оценили экологическое состояние городов по анализу волос

    ​Ученые ХФ ТГУ провели спектральный анализ волос жителей Томска и Усть-Каменогорска с целью оценки состояния окружающей среды в этих областных центрах. Для исследования применялась авторская методика, разработанная сотрудниками химического факультета.
    660
  • 06/03/2017

    Учёные ТГУ разработали новые сорбенты для выявления опасных веществ

    Ученые из лаборатории химической экологии ХФ ТГУ в рамках госзадания разработали новую группу сорбентов на основе силикагеля, способных из объектов окружающей среды выделять токсичные микропримеси даже в условиях очень низкой концентрации.
    1216
  • 01/11/2018

    Томские ученые создали новый противоязвенный препарат

    ​Ученые лаборатории фитохимии СибБС ТГУ выделили из растений комплекс биологически активных веществ – флавоноидов, которые стали основой для нового гастропротекторного средства, обладающего мягким действием и практически лишенного побочных эффектов.
    92
  • 26/04/2018

    В Томске разработали биополимер, контролирующий время действия лекарств

    ​Ученые из лаборатории полимеров и композиционных материалов Томского государственного университета (ТГУ) разработали биополимер, который поможет медикам и фармацевтам контролировать время действия лекарственных препаратов.
    366